拉普拉斯的惡魔

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拉普拉斯的惡魔法語Démon de Laplace)是由法國數學家皮埃爾-西蒙·拉普拉斯於1814年提出的一種科學假設。此「智能」知道宇宙中每個原子確切的位置和動量,能夠使用牛頓定律來展現宇宙事件的整個過程,過去以及未來。

原文引述[編輯]

拉普拉斯堅信決定論,他在他的機率論(Essai philosophique sur les probabilités)導論部分說:

Nous devons donc envisager l'état présent de l'univers, comme l'effet de son état antérieur, et comme la cause de celui qui va suivre. Une intelligence qui pour un instant donné, connaîtrait toutes les forces dont la Nature est animée, et la situation respective des êtres qui la composent, si d'ailleurs elle était assez vaste pour soumettre ces données à l'Analyse, embrasserait dans la même formule, les mouvements des plus grands corps de l'univers et ceux du plus léger atome : rien ne serait incertain pour elle, et l'avenir comme le présent serait présent à ses yeux.
——Laplace,Essai philosophique des probabilités[1]

(翻譯)

我們可以把宇宙現在的狀態視為其過去的果以及未來的因。如果一個智能知道某一刻所有自然運動的力和所有自然構成的物件的位置,假如他也能夠對這些數據進行分析,那宇宙裡最大的物體到最小的粒子的運動都會包含在一條簡單公式中。對於這智者來說沒有事物會是含糊的,而未來只會像過去般出現在他面前。

拉普拉斯這裡所說的「智能」(intelligence)便是後人所稱的拉普拉斯的惡魔

近代觀點[編輯]

拉普拉斯以後,近代的量子力學詮釋使得拉普拉斯的惡魔的理論基礎受到質疑。

粒子物理學家、神學家John Polkinghorne指出,由於電子位置的不確定性,即使相互作用僅考慮牛頓力學,試圖計算一個氣態氧分子(O2)在與其他分子碰撞50次(約0.1ns以內)後的位置也是無效的。[2]

化學家Robert Ulanowicz在他的書中指出(Growth and Development, 1986)19世紀物理學的不可逆過程、及熱力學第二定律已經使得拉普拉斯的惡魔成為不可能。拉普拉斯的惡魔的可能性是建立在經典力學可逆過程的基礎上的,然而熱力學理論則指出現實的物理過程都是不可逆的。

而隨着計算機理論的發展出現一種觀點-即使世界是不包含量子理論的機率論的純粹的決定論的機械論世界,似乎也只能計算過去。因為如果預測未來的計算是需要在本宇宙中進行或計算結果在本宇宙中體現的,那麼計算活動的物質運動及其預測結果對未來就有影響,則計算中需要使用計算活動本身的物質運動與計算結果的數據,這將造成對計算結果的無限遞歸,無法得到結果。

近來,有人對拉普拉斯的惡魔分析數據的能力提出一個極限。這個極限是由宇宙最大熵、光速、以及將信息傳送通過一個普朗克長度所需要的時間得來的,約為10120位元[3] 在宇宙開始以來所經歷過的時間以內不可能處理比這個量更多的數據。

參考資料[編輯]

  1. ^ Laplace, Pierre-Simon. Introduction, Théorie Analytique des Probabilités//De la probabilité. Oeuvres complètes de Laplace VII. Gauthier-Villars. 1820: vi––vii. 
  2. ^ 參見 John Polkinghorne, Quarks, Chaos and Christianity pp. 65–66
  3. ^ Lloyd, Seth. Computational Capacity of the Universe. Physical Review Letters. 2002.May, 88 (23): 237901. doi:10.1103/PhysRevLett.88.237901. 

參見[編輯]